Qu’arrive-t-il aux microplastiques lorsqu’ils finissent dans l’eau ? Les scientifiques découvrent un risque sous-estimé pour la santé
Une nouvelle étude dans Nature montre que six plastiques courants, immergés dans l'eau, génèrent des radicaux réactifs capables d'endommager les cellules
Un colorant orange, de l'eau et des particules de polystyrène. Au bout de dix jours, la couleur avait presque disparu : environ 90 % de la substance s'était dégradée. Mais dans les autres solvants utilisés à titre de comparaison, presque rien. C'est l'une des expériences avec lesquelles un groupe de chercheurs a découvert quelque chose d'assez gênant à propos des microplastiques : lorsqu'ils entrent en contact avec de l'eau, leur surface peut devenir chimiquement active.
L'étude publiée le Naturecoordonné par des chercheurs de l'Université de Columbia et de l'Université de Californie à Berkeley, montre que certains des plastiques les plus courants génèrent spontanément des espèces réactives de l'oxygène, notamment des radicaux hydroxyles. Molécules extrêmement réactives qui, expérimentalement, ont également été associées à des dommages aux protéines et aux cellules.
Bref, le plastique pourrait faire bien plus que flotter, accumuler ou transporter des substances à sa surface. Une fois réduite en minuscules fragments et immergée dans l’eau, cette même surface participe à la chimie qui se produit autour d’elle.
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Que se passe-t-il lorsque le plastique et l'eau se rencontrent
Les chercheurs ont analysé six polymères largement utilisés : le polypropylène (PP), le polyéthylène (PE), le PVC, le polystyrène (PS), le PET et le PMMA, appelé plexiglas. Dans les six cas, ils ont détecté une production spontanée de radicaux, mais avec des intensités très différentes.
Ce qui semble faire la différence avant tout, c'est l'hydrophobicité, c'est-à-dire la tendance d'une surface à repousser l'eau. Plus le plastique est hydrophobe, plus son activité chimique à l’interface avec l’eau est importante.
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Et c’est là que la taille compte beaucoup. Lorsqu’un morceau de plastique se fragmente, la surface exposée augmente considérablement par rapport à son volume. Un objet apparemment stable se transforme en milliers ou millions de particules avec une surface beaucoup plus grande en contact avec leur environnement.
Les simulations moléculaires créées par le groupe de Teresa Head-Gordon à Berkeley aident à expliquer le mécanisme. A proximité de la surface hydrophobe du plastique, la disposition de l'eau et des charges électriques présentes à l'interface rendent le transfert d'électrons énergétiquement plus favorable. À partir de ce processus, des radicaux hydroxyles, indiqués par •OH, peuvent être formés.
En termes plus simples : l’eau ne mouille pas seulement les microplastiques. Sous certaines conditions, la rencontre des deux crée une petite zone chimiquement beaucoup plus vibrante qu’on ne le pensait auparavant.
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Les effets observés sur les protéines et les cellules
La partie la plus délicate de l’étude est survenue lorsque les chercheurs ont tenté de comprendre ce qu’impliquait cette activité dans un système biologique.
Les molécules chargées avaient tendance à s’accumuler à la surface des microplastiques. En utilisant le lysozyme comme protéine modèle, l’équipe a observé la formation d’agrégats à proximité des particules de polystyrène. Lorsque de la caféine, utilisée dans l’expérience comme substance capable d’intercepter les radicaux, a été ajoutée, l’agrégation a été considérablement réduite. Un autre indice sur le rôle joué par les espèces réactives générées en surface.
Puis sont arrivés les globules rouges de souris. Après contact avec certains microplastiques, certaines cellules ont présenté des changements de forme et une libération d’hémoglobine, signe d’hémolyse. Là encore, l’intensité des dégâts suivait de très près l’activité chimique mesurée pour les différents types de plastique.
Ce sont des résultats importants, mais les limites de l’expérience doivent rester clairement visibles : nous parlons de tests de laboratoire, de protéines modèles et de globules rouges de souris. L'étude identifie un mécanisme possible par lequel les microplastiques peuvent endommager les systèmes biologiques ; cela ne prouve pas que boire de l’eau provenant d’une bouteille en plastique provoque automatiquement ces effets sur le corps humain.
La dose, la taille des particules, la surface, le temps d’exposition et ce qu’il advient des plastiques dans le monde réel restent des variables cruciales.
Le plastique devra peut-être être conçu différemment
Cette découverte remet cependant en question un postulat très confortable : considérer les plastiques comme des matériaux essentiellement inertes et s’intéresser avant tout aux substances qu’ils peuvent transporter ou libérer. Ici, le problème vient aussi de la surface elle-même.
Selon les auteurs, comprendre quelles caractéristiques rendent certains plastiques plus réactifs pourrait aider à concevoir des matériaux ayant des interactions moins problématiques avec l’eau. L'Université de Columbia, présentant la recherche, indique que la chimie des surfaces est un moyen possible de développer des plastiques plus sûrs ; dans l'article, les auteurs déclarent également que l'université a déposé une demande de brevet provisoire basée sur les travaux.
Il y a encore un long chemin à parcourir entre une expérimentation contrôlée et une nouvelle génération de bouteilles, de contenants ou d'emballages. Mais une chose est désormais plus difficile à tenir pour acquise : lorsque le plastique devient suffisamment petit et entre en contact avec l’eau, il peut être beaucoup moins passif que son apparence ne le suggère.
